JP4138581B2

JP4138581B2 - 眼科装置

Info

Publication number: JP4138581B2
Application number: JP2003155799A
Authority: JP
Inventors: 勇一高松
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2023-05-30
Also published as: JP2004351150A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、眼科医院等で使用される眼科装置に係り、さらに詳しくは被検眼に対して装置を所定の位置関係に位置合わせする眼科装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
眼屈折力測定装置、非接触式眼圧計、眼底カメラ等の眼科装置では、被検者に固視標を呈示して被検眼の固視を導き、被検眼に対して装置（測定光学系等が配置された検眼部）を所定の位置関係にアライメント調整して測定や撮影等を行う。アライメント調整機構としては、被検眼角膜に投影されたアライメント指標を検出し、その検出情報に基づいて検眼部を移動させる駆動手段を上下左右方向及び前後方向に駆動制御し、自動的にアライメント調整したり追尾させるものが提案されている。（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１５７４９２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、検眼部をアライメント検出結果に基づいて自動的に移動する構成においては、被検眼に固視微動がある場合や固視の安定しない被検眼の場合には、適正位置付近では被検眼の動きに応じて検眼部の移動方向が頻繁に切り換ることがある。作動距離方向のアライメントにおいても、左右上下のアライメントずれの影響を受けるため、やはり検眼部の移動方向が頻繁に切り換ることがある。被検者の眼前で検眼部の移動方向が頻繁に切り換ると、被検者に恐怖感や緊張感を与えることになり、測定結果が不正確になる。非接触式眼圧計のように作動距離が比較的短い装置では、特にこの可能性が大きい。また、検眼部の移動方向が頻繁に切り換るときは、無駄な移動をする場合が多く、結果的にアライメントに時間が掛かることになる。
【０００５】
本発明は、上記従来技術に鑑み、アライメント動作をより的確に行い、被検者の恐怖感や緊張感を低減できる眼科装置を提供することを技術課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
【０００７】
（１）被検眼に対して検眼部を所定の位置関係にアライメントする眼科装置において、被検眼に対して検眼部を作動距離方向に移動させる駆動手段と、被検眼にアライメント光束を投光し、該アライメント光束の角膜反射光を光検出器により受光して作動距離方向についての被検眼に対する検眼部のアライメント状態を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて前記駆動手段を駆動制御することにより前記検眼部を被検眼に対して自動的にアライメントする駆動制御手段であって、該検出手段により検眼部を移動すべき方向の切り換りが検出されたときに前記駆動手段による検眼部の移動を一時的に停止する駆動制御手段と、を備えることを特徴とする。
（２）（１）の眼科装置において、被検眼に対して検眼部を上下左右方向に移動させるＸＹ駆動手段と、被検眼にアライメント光束を投光し、該アライメント光束の角膜反射光を光検出器により受光して上下左右方向についての被検眼に対する検眼部のアライメント状態を検出するＸＹ検出手段とを備え、前記駆動制御手段は、前記ＸＹ検出手段の検出結果に基づいて前記ＸＹ駆動手段を駆動制御することにより前記検眼部を被検眼に対して自動的にアライメントする駆動制御手段であって、上下左右方向についても、検眼部を移動すべき方向の切り換りの検出に応じて前記ＸＹ駆動手段による検眼部の移動を一時的に停止することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、非接触式眼圧計を本実施形態として挙げ、図面に基づいて説明する。図１は装置外観の略図、図２は装置上方から見た光学系の要部構成図、図３は制御系の要部構成図である。
【０００９】
［外観構成］基台１には被検眼を固定するための顎台２が固設されている。測定部（検眼部）４を上部に備える移動台３は、ジョイスティック５の操作により基台１の水平面上を被検眼に対して前後方向（Ｚ方向）及び左右方向（Ｘ方向）に摺動する。測定部４の内部には測定光学系や後述するアライメント光学系が収納され、測定部４は移動台３に対して上下方向（Ｙ方向）、左右方向（Ｘ方向）、前後方向（Ｚ方向）に各モータ７４、７５、７６により移動するようになっている。
【００１０】
測定部４の被検者側には、圧縮気体を被検眼に向けて噴出するためのノズル９が配置されたノズル部６が設けられており、さらにこのノズル部６を中心にして被検眼の角膜周辺にアライメント指標を投影する４個の光源７ａ〜７ｄが配置されている。光源７ａ〜７ｄは被検眼前眼部を照明する照明用光源を兼ねている。移動台３の側部にはノズル部６が被検眼に接近できる移動限界を規制するためのツマミ８が配置されている。また、移動台３のジョイスティック５側（検者側）には、観察用のＴＶモニタ１７が備えられている。
【００１１】
なお、非接触式眼圧計は被検眼角膜に圧縮した気体を吹き付けて所定の形状に変形させ、直接あるいは間接的に検出されたその時の気体圧に基づいて、被検眼の眼圧を測定するものであるが、この測定機構自体の説明は本発明とは関係が薄いことから省略する。詳細については本出願人による特開平５−５６９３１号を参照されたい。
【００１２】
［光学系］
＜観察光学系＞観察光学系１０の光路上には角膜変形用の気体を噴出するノズル９がガラス板８ａ，８ｂに保持されて配置され、その軸と光軸Ｌ₁は一致している。光軸Ｌ₁上にはビームスプリッタ１１、対物レンズ１２、ビームスプリッタ１４、フィルタ１５、ＣＣＤカメラ１６が配置されている。観察光学系１０は後述するアライメント指標投影光学系により投影されたアライメント指標像を検出する検出光学系の役割を兼ねている。
【００１３】
フィルタ１５は、波長９５０ｎｍの光束（光源７ａ〜７ｄ、２１、３１）を透過し、可視光及び波長８００ｎｍの光束（光源５１）に対して不透過の特性を持っており、ＣＣＤカメラ１６に不必要なノイズ光が混入することを防止する。ＣＣＤカメラ１６に撮像される前眼部像及び指標像はＴＶモニタ１７に映出され、検者はこれを観察する。
【００１４】
＜レチクル投影光学系・固視標投影光学系＞レチクル投影光学系２０、固視標投影光学系２５はビームスプリッタ１４を介して、光軸Ｌ₁と同軸にされている。波長９５０ｎｍの赤外光を出射する光源２１に照明されたレチクル板２２上の円環状のレチクル像は、投影レンズ２３、ビームスプリッタ１４、フィルタ１５を介してＣＣＤカメラ１６に受像される。レチクル像はパターンジェネレータにより電気的に生成させてもよい。
可視光を発する光源２６は固視標板２７を照明する。固視標板２７を出射した光束は投影レンズ２８、ビームスプリッタ１４、対物レンズ１２、ビームスプリッタ１１を介した後、ノズル９を通り被検眼に入射する。
【００１５】
＜アライメント指標投影光学系＞ＸＹ方向のアライメント指標投影光学系は、光軸Ｌ₁と同軸にされた後、被検眼に投光される第１アライメント指標投影光学系３０と、照明用光源を兼ねる光源７ａ〜７ｄにより投光される第２アライメント指標投影光学系７に分けられる。
【００１６】
光源３１を出射した波長９５０ｎｍの赤外光束は投影レンズ３２によって平行光束とされた後、ビームスプリッタ１１によって反射され、光軸Ｌ₁に沿ってノズル９内を通過して被検眼角膜Ｅｃに照射される。角膜Ｅｃで鏡面反射する光束は光源３１の虚像である指標ｉ₁を形成する。
【００１７】
第２アライメント指標投影光学系７は波長９５０ｎｍの赤外光束を出射する４個の光源７ａ〜７ｄより構成される。光源７ａ〜７ｄからの光は角膜周辺に向けて照射され、４つの指標ｉ₂、ｉ₃、ｉ₄、ｉ₅が形成される。４個の指標ｉ₂、ｉ₃、ｉ₄、ｉ₅の光は観察光学系１０を介してＣＣＤカメラ１６に入射し、撮像素子上に結像する。
【００１８】
＜距離指標投影光学系・距離指標検出光学系＞距離指標投影光学系５０の光軸Ｌ₂は光軸Ｌ₁に対して傾斜して設けられ、ノズル９から所定の作動距離離れた位置で両光軸は交差する。距離指標投影用の光源５１は光源７ａ〜７ｄ及び３１とは異なる波長８００ｎｍの光を出射する。光源５１を出射した光は投影レンズ５２によって平行光束とされ、光軸Ｌ２に沿って角膜Ｅｃに照射される。角膜Ｅｃで鏡面反射した光束は光源５１の虚像である指標ｉ₆を形成する。
【００１９】
距離指標検出光学系６０の光軸Ｌ₃は、光軸Ｌ₁に対して光軸Ｌ₂と対称な軸であり、光軸Ｌ₃と光軸Ｌ₂の両光軸は光軸Ｌ₁上で交差する。光軸Ｌ₃上には受光レンズ６１、フィルタ６２、一次元検出素子６３が配置されている。フィルタ６２は波長８００ｎｍ（光源５１）の光束を透過し、波長９５０ｎｍ（光源７ａ〜７ｄ、３１）の光束に対して不透過の特性を持ち、一次元検出素子６３にノイズ光が入射することを防止する。指標ｉ₆を形成する光源５１の角膜反射光束は、受光レンズ６１、フィルタ６２を介し一次元検出素子６３に入射する。被検眼が観察光軸Ｌ₁の軸方向（前後方向）に移動すると、指標ｉ₆の像も一次元検出素子６３の検出方向に移動するため、一次元検出素子６３上における指標ｉ₆の像の偏位から被検眼の位置（前後方向の偏位）が検出される。
【００２０】
［制御系］７０は制御部、７１は画像処理回路、７２は距離指標の検出処理回路である。７４，７５，７６は移動台３に対して測定部４を駆動させるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸モータである。８０は測定系、８１は文字情報や図形等を生成する表示回路、８２は合成回路である。８３はアライメントモード切換スイッチであり、アライメントを指標検出に基づいて装置が行うオートアライメントにするか、検者によるジョイスティック５のみの操作で行うかを選択する。８４は測定開始の信号を入力する測定スイッチである。
【００２１】
画像処理回路７１はＣＣＤカメラ１６から所定の時間間隔（６０Ｈｚ＝約１６ｍsec毎）に出力される画像信号を画像処理してアライメント指標ｉ₁、ｉ₂、ｉ₃、ｉ₄、ｉ₅を検出する。制御部７０は画像処理回路７１からの入力信号により、ＸＹ方向の偏位情報を得る。
【００２２】
また、制御部７０は検出処理回路７２を介して入力される一次元検出素子６３からの信号により、被検眼Ｅに対するＺ方向の偏位情報を得る。このＺ方向の偏位情報についても、ＸＹ方向の偏位情報の取得と同期して得る（１６ｍsec毎）。制御部７０が得た偏位情報は表示回路８１に送られ、表示回路８１はその情報に基づき距離マークの図形信号とＴＶモニタ１７上における位置信号を発生させる。表示回路８１からの出力信号は合成回路８２によりＣＣＤカメラ１６からの映像信号と合成され、ＴＶモニタ１７上に出力される。
【００２３】
図４はＴＶモニタ１７に表示される画面例を示した図であり、ｉ₁₀、ｉ₂₀、ｉ₃₀、ｉ₄₀、ｉ₅₀はそれぞれ指標ｉ₁、ｉ₂、ｉ₃、ｉ₄、ｉ₅が撮像された指標像である。４１はレチクル投影光学系２０によるレチクルであり、４２は距離マークである。距離マーク４２は作動距離情報に対応してレチクル像４１の上下をリアルタイムに移動し、角膜が適正作動距離にあるとレチクル像４１に重なる。
【００２４】
以上のような構成を持つ装置において、オートアライメントのモードを選択した時のアライメント動作を図５、図６のフローチャート図に基づいて説明する。
【００２５】
検者はＴＶモニタ１７を観察して前眼部像及びアライメント指標像が現れるようにジョイスティック５等を操作し、レチクル４１に指標像ｉ₁₀が向かうように、被検眼に対して測定部４を粗くアライメントする。制御部７０はＣＣＤカメラ１６からの出力信号によりアライメント指標像が検出できるようになると、指標像ｉ₁₀の検出情報に基づいてＸ軸モータ７４及びＹ軸モータ７５を駆動制御し、測定部４をＸＹ方向で移動させる。このとき、指標像ｉ₁₀が検出されていなくても、他の指標像が検出できればその数と位置関係から指標像ｉ₁₀のあるべき位置を特定し、その情報に基づいて測定部４を移動するので、早い段階から自動的なアライメントを可能にすることができる。指標像の数とその位置情報に基づくＸＹ方向のアライメントに関しては、本出願人による特開平１０−７１１２２号公報を参照されたい。
【００２６】
ＸＹ方向の各偏位量が、アライメント完了の許容範囲Ｒ１に入れば（ステップ１−１）、制御部７０はＸＹ方向のモータ７４，７５の駆動を停止する（ステップ１−２）。ＸＹ方向の偏位量がアライメント完了の許容範囲Ｒ１に入ってない場合は、各ＸＹ方向について測定部４を移動すべき方向（測定部４の移動方向）を設定する（ステップ１−３）。画像処理回路７１からは１６msec毎にＸＹ方向の検出情報が入力されるので、制御部７０はＸＹ方向の偏位情報を都度求め、測定部４の移動方向を設定する。その後、ＸＹ方向についての駆動切換を制御する（ステップ１−４）。
【００２７】
ＸＹ方向の駆動切換制御について、図６のサブルーチンのフロー図により説明する。被検眼に微動があると、アライメント完了付近では測定部４を移動すべき方向が頻繁に切り換る。制御部７０は測定部４を移動すべき方向が切換ったか否かを判定する（ステップ２−１）。例えば、Ｘ方向について測定部４の移動方向が右から左に切り換った場合、逆に左から右に切り換った場合、制御部７０はディレイタイマとしての計時カウントをリセットし（ステップ２−２）、Ｘ方向の駆動を一時的に停止する（ステップ２−３）。Ｘ方向の駆動を一時的に停止する時間は、例えば、画像処理回路７１から１６msec毎に入力される信号の３回分＝約５０msecとする。次の検出情報が１６msec後に入力され、再び測定部４の移動方向が切り換った場合は、ディレイタイマをリセットする。一方、測定部４の移動方向の切換わりが無い場合、Ｘ方向の駆動を一時的に停止する時間のディレイ中か否かを判断し（ステップ２−４）、ディレイ中であればＸ方向の駆動を停止したままとする。ディレイ時間が終了していれば、Ｘ方向の駆動を許可する（ステップ２−５）。Ｙ方向についても、同様に、測定部４を移動すべき上下方向が切り換った場合、Ｙ方向用のディレイタイマをリセットし、約５０msecの間はＹ方向の駆動を停止する。
【００２８】
被検眼に固視微動がある場合、被検眼は再び元の位置に戻ってくるのケースが多いので、測定部４の移動を一時的に停止することにより、無駄なアライメント動作をさせずに、スムーズにアライメント完了をさせることができる。
【００２９】
また、制御部７０は一次元検出素子６３の出力信号からＺ方向のアライメント偏位情報を得て、その偏位量がアライメント完了の許容範囲となるようにＺ軸モータ７６を駆動制御する。Ｚ方向のアライメント偏位量が許容範囲にあるか否かを判定し（ステップ１−５）、許容範囲内にあればモータ７６の駆動を停止する（ステップ１−６）。一方、Ｚ方向のアライメント偏位量が許容範囲に無い場合、ＸＹ方向のアライメント偏位量との関係によりＺ方向の駆動の停止（禁止）／許可を次のように段階的に制御する。図７は、Ｚ方向の駆動の停止（禁止）／許可を判断するときの、ＸＹＺ方向のアライメント偏位量の設定範囲を説明する図であり、ＸＹ方向におけるアライメント完了の許容範囲をＲ１、この許容範囲Ｒ１よりやや広く設定された範囲をＲ２、さらに広く設定された範囲をＲ３とする。また、Ｚ方向についても、アライメント完了の許容範囲をＴ１、許容範囲Ｔ１よりやや広く設定された範囲をＴ２とする。
【００３０】
まず、ＸＹ方向の少なくとも一方のアライメント偏位量が範囲Ｒ３以内にあるか否かを判定し（ステップ１−７）、範囲Ｒ３より外れていればＺ方向の駆動を停止する（ステップ１−６）。ＸＹ方向のアライメントが大きくずれているときは、Ｚ方向のアライメント検出情報が不正確なり、無駄なアライメント動作となりやすいためである。ＸＹ方向の偏位量が範囲Ｒ３以内にあれば、次にＺ方向の偏位量が範囲Ｔ２以内にあるか否かを判定する（ステップ１−８）。Ｚ方向の偏位量が範囲Ｔ２以内にある場合は、次に、ＸＹ方向のアライメント偏位量が範囲Ｒ２以内にあるかを判定し（ステップ１−９）、範囲Ｒ２より外れていればＺ方向の駆動を停止する（ステップ１−６）。これにより、ＸＹ方向のアライメントが合っていない状態での不正確なＺ方向の検出情報に基づくＺ方向の移動を行わないので、被検眼に上下左右方向の微動がある場合であっても、Ｚ方向の無駄な移動を行わずに、迅速なアライメントを可能にすることができる。
【００３１】
ステップ１−８でＺ方向の偏位量が範囲Ｔ２を超えている場合、及びステップ１−９でＸＹ方向の偏位量が範囲Ｒ２以内にある場合は、制御部７０はＺ方向について測定部４を移動すべき方向を設定し（ステップ１−１０）、その駆動切換を制御する（ステップ１−１１）。Ｚ方向についての駆動切換制御は、図６のサブルーチンのフロー図と同じである。測定部４を移動すべき方向の切換わりの有無を判断し（ステップ２−１）、切換わりがあればＺ方向用のディレイタイマをリセットし（ステップ２−２）、Ｚ方向の駆動を一時的に停止する（ステップ２−３）。Ｚ方向の停止時間は、ＸＹ方向の場合の停止時間より長く設定されている。例えば、画像処理回路７１から１６msec毎に入力される信号の６回分＝約１００msecとする。Ｚ方向のアライメント許容範囲は、ＸＹ方向に比べてやや広いためである。また、測定部４の移動方向の切換わりが無い場合、Ｚ方向の駆動を一時的に停止しているディレイ中か否かを判断し（ステップ２−４）、ディレイ中であればＺ方向の駆動を停止したままとする。ディレイ時間が終了していれば、Ｚ方向の駆動を許可する（ステップ２−５）。これにより、Ｚ方向についても被検眼の固視微動に合わせて測定部４が頻繁に移動することを少なくでき、被検者の緊張感や恐怖感を低減することができる。
【００３２】
ＸＹＺ方向のアライメントが完了すれば（ステップ１−１２）、制御部７０は自動的に測定開始信号を発して測定系８０による測定を実行する（ステップ１−１３）。あるいは、アライメント完了の旨を
上記の説明においては、ＸＹＺの各方向について測定部４を移動すべき方向の切換わりの検知に応じて測定部４の駆動停止制御を行うものとしたが、何れか一つの方向でも良い。特に、作動距離が短い非接触式眼圧計ではＺ方向においてこの制御方法を用いると効果的である。
【００３３】
なお、図７のフロー図の説明において、測定部４を移動すべき方向の切換わりがあった場合には、距離の条件を付けても良い。例えば、Ｚ方向の駆動制御において、適正位置に対するアライメント偏位量がある値（例えば、１ｍｍ）を越えている場合、あるいは移動方向の切換わり前後での変化量が大きい場合（例えば、１．５ｍｍ）には、固視微動ではなく、大きく動いた可能性が高い。この場合には、測定部４を移動すべき方向の切換わりの有無に拘わらず、Ｚ方向の駆動を停止せずに測定部４の移動を許可する。すなわち、適正位置に対するアライメント偏位量が所定量以下、または測定部４を移動すべき方向の切換わり前後での変化量が所定量以下のときは、測定部４の移動を停止する。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、装置の無駄な動きを少なくして、アライメント動作をより的確に行うことができる。これにより、被検者の緊張感、恐怖感を低減することができる。また、アライメント時間の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る非接触式眼圧計の外観略図である。
【図２】装置上方から見た学系の要部構成図である。
【図３】制御系の要部構成図である。
【図４】ＴＶモニタに表示される画面例を示した図である。
【図５】アライメント動作を説明するフローチャート図である。
【図６】アライメント動作を説明するフローチャート図である。
【図７】Ｚ方向の駆動の停止制御を行うときの、各方向についてのアライメント偏位量の設定範囲を説明する図である。
【符号の説明】
４測定部
７第２アライメント指標投影光学系
１０観察光学系
３０第１アライメント指標投影光学系
５０距離指標投影光学系
６０距離指標検出光学系
７０制御部
７１画像処理回路
７２検出処理回路
８０測定系

Claims

被検眼に対して検眼部を所定の位置関係にアライメントする眼科装置において、被検眼に対して検眼部を作動距離方向に移動させる駆動手段と、被検眼にアライメント光束を投光し、該アライメント光束の角膜反射光を光検出器により受光して作動距離方向についての被検眼に対する検眼部のアライメント状態を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて前記駆動手段を駆動制御することにより前記検眼部を被検眼に対して自動的にアライメントする駆動制御手段であって、該検出手段により検眼部を移動すべき方向の切り換りが検出されたときに前記駆動手段による検眼部の移動を一時的に停止する駆動制御手段と、を備えることを特徴とする眼科装置。
請求項１の眼科装置において、被検眼に対して検眼部を上下左右方向に移動させるＸＹ駆動手段と、被検眼にアライメント光束を投光し、該アライメント光束の角膜反射光を光検出器により受光して上下左右方向についての被検眼に対する検眼部のアライメント状態を検出するＸＹ検出手段とを備え、前記駆動制御手段は、前記ＸＹ検出手段の検出結果に基づいて前記ＸＹ駆動手段を駆動制御することにより前記検眼部を被検眼に対して自動的にアライメントする駆動制御手段であって、上下左右方向についても、検眼部を移動すべき方向の切り換りの検出に応じて前記ＸＹ駆動手段による検眼部の移動を一時的に停止することを特徴とする眼科装置。